环形薄壁堰堰首竖井水力特性研究——以安徽绩溪抽水蓄能电站竖井溢洪道工程为例

一般水利工程的溢洪道,大多采用岸边式,但当两岸山体布置岸边溢洪道存在山脊单薄、岩体风化深、开挖量大等不利地形条件时,可采用开敞式竖井溢洪道的形式.而竖井进口水流流态的好坏直接影响竖井的结构稳定和消能效果.以安徽绩溪抽水蓄能电站为例,通过模型试验,对竖井4种不同堰首结构的水力特性进行了对比研究.结果表明,采用一种新型环形薄壁堰首结构,在堰顶设置4～6个隔墩,将堰项分成对称的溢流表孔环形进流,能有效改善水流流态、降低水流对竖井壁的冲击,提高竖井的安全稳定性.

贵阳市后坝至氧气厂排洪隧洞进口竖井消能设计

受地形及地表建筑物等因素的限制贵阳市后坝至氧气厂排洪隧洞进口消能工布置较为困难,经过多方案比较,设计采用进口竖井消能方式。通过水工模型试验进行修正,该工程技术可行、运行可靠、流态稳定。不仅解决工程难题,而且最大限度降低工程施工对地表建筑物的干扰,可供类似工程设计参考。

保水堰体型参数对过流能力影响的数值模拟

保水堰是一种新型溢流堰结构形式,为提升保水堰在大型调水工程中的输水能力,利用实测数据进行模型验证,在确保模拟保水堰堰内水流流态规律准确性的前提下,探究工程中保水堰体型参数对输水系统过流能力的影响。研究揭示了堰井段环状旋涡区的产生与发展机理,并对11种降低堰高方案进行数值计算,分析堰井段流速矢量分布和环状旋涡区范围及能量耗散的变化,发现使输水系统过流能力增加的最佳堰高区间为[1.0 P_(1)≥P≥0.7P_(1)](P为保水堰堰高;P_(1)为堰前堰高)。当堰高在此区间内,通过降低P使堰前流速矢量仰角和堰后环状旋涡区变小,能量耗散显著降低,降低0.1P_(1),流量平均增加2.1%。考虑到工程改造成本和过流能力提升效果,故在本研究提出最佳堰高区间内修改保水堰的结构,为输水系统过流能力提升提供参考。

环形薄壁堰水力特性研究

溢流口是许多雨水控制设施的重要组成部分,但目前对溢流口的水力特性缺乏针对性研究,国内外雨水手册中溢流口的设计计算公式较为粗糙,不足以用来指导设计计算。环形薄壁堰作为溢流口的典型作法,也可认为是"汇流"的一种宏观方式,其堰高和内径是其表征流量-水头关系的两个几何要素。通过实验室试验测量不同堰高和内径的流量-水头关系,结果表明堰的高度对环形薄壁堰的过流能力有一定影响;针对不同内径的环形薄壁堰绘制无量纲曲线,得到通用公式,可为海绵城市建设中雨水溢流口的设计计算提供参考。